CURE-like, not cure-all: Varying broad relevance in experimentation labs produces similar student outcomes
Cornell University（康奈尔大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本研究通过并行运行两种实验型实验室（一种类似CURE增加广泛相关性，另一种使用典型设备），发现两者在学生批判性思维技能和态度方面产生相似成果，表明广泛相关性可能并非提升学生成果的关键。
2026-05-30 physics.ed-ph
Group roles in unstructured labs show inequitable gender divide
教学实验室正在进行改造，以更好地反映真实的科学实践，通常通过删除教学结构的方面，以支持学生的代理和决策。我们探讨了这些变化如何影响男性和女性参与与实验室相关的小组工作，通过聚类方法对学生的量化行为。我们比较了学生在两种不同类型的教学环境中所扮演的群体角色：（1）高度结构化的传统实验室，（2）结构化程度较低的基于探究的实验室。在基于调查（结构较少）的实验室中，学生们在小组中扮演不同的角色，然而，男性和女性系统地扮演不同的角色，男性在单一性别与混合性别的小组中表现不同。我们发现，在传统的（高度结构化的）实验室中，男女学生的角色分工没有这样的系统性差异。在探究式实验室中的学生没有被公开分配这些角色，这表明不公平的角色分工不是明确分配的结果。我们的研究结果强调了在教育环境中构建公平的群体动态的重要性，因为性别角色分工可以在没有积极干预的情况下出现。随着物理学文化的发展，消除了该领域的系统性性别偏见，教育环境中的教师不仅必须消除课程中明显存在偏见的方面，而且还必须采取积极措施，确保潜在的歧视性方面不会无意中得到加强。
2020-05-15 physics.ed-ph
Robotic Telescope Labs for Survey-Level Undergraduates
在过去的十几年里，北卡罗来纳大学教堂山分校一直在开发一个独特的调查级天文学课程，主要针对本科生，目标是在全国范围内显著提高STEM入学率，并提高学生的技术和研究技能。名为“我们在太空中的位置！“，或OPIS！，本课程利用“天网”-一个全球网络的~2打，全自动，或机器人，专业级望远镜，我们已经部署在一些世界上最好的观测站点。该课程现已被20多个机构采用，我们刚刚从NSF的IUSE计划中获得185万美元，用于在全国范围内推广该课程，并为参与的教师提供资金。在线课程和在线课程一样有效。
2021-03-17 astro-ph.IM physics.ed-ph
Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
Department of Physics and Astronomy, The University of Georgia（佐治亚大学物理与天文学系）
本文综述了基于智能手机的物理实验室在创新性、可及性和教学影响方面的研究，探讨了其在物理教育中的变革作用。
2025-08-30 physics.ed-ph
Studying Expert Practices to Create Learning Goals for Electronics Labs
高年级本科生的实验室课程通常涉及先进的设备，相对较小的班级规模和扩展的实践项目。这些课程为物理教育研究界带来了独特的挑战和机遇，因为这些功能在其他本科课程中并不常见。在这里，我们专注于基于实验室的电子课程。作为建立高年级电子学学习目标的第一步，我们采访了科罗拉多大学博尔德分校的研究生和教师，了解他们在自己的研究实验室中使用电子学的情况。电子课程的具体内容与研究生研究人员的实践经验相似，因此关注研究生的经验是通知实验室课程改革的理想选择。从他们的采访回应中，我们开发了一个电子应用分类框架。我们确定了五种类型的使用和四种形式的互动与电子内容是一致确定的教师和研究生。然而，我们看到教师和研究生之间关于如何学习电子学的差异。
2014-07-11 physics.ed-ph
Assessment of critical thinking in physics labs
尽管本科生在入门物理实验室花费了大量的时间，但对这些实验室的教学目标和公认的诊断评估几乎没有共识。针对这些问题，我们开发了物理实验室批判性思维量表（PLIC），以评估学生在物理实验室环境中的批判性思维能力。具体而言，PLIC旨在评估学生在理解数据，可变性，模型和实验方法方面的技能，并评估实验室课程在发展这些技能方面的有效性。在这里，我们使用2017-2018学年期间从12所机构收集的2681名有效学生的回答来讨论该工具的统计和专家验证。作为我们验证的一部分，我们解决了实验室设计对学生在仪器上的表现的影响。
2018-08-31 physics.ed-ph
Quantifying critical thinking: Development and validation of the Physics Lab Inventory of Critical thinking (PLIC)
介绍物理实验室教学正在经历一场变革，越来越重视发展实验和批判性思维能力。这些变化提出了标准化的评估工具，以确定学生通过教学实验室发展这些技能的程度的需要。在这篇文章中，我们提出了批判性思维的物理实验室清单（PLIC）的开发和验证。我们将批判性思维定义为使用数据和证据来决定信任什么和做什么的能力。PLIC是一个10个问题的封闭式评估，旨在探索学生在物理实验背景下的批判性思维技能。使用访谈和数据，从5584名学生在29所院校，我们证明，通过定性和定量的手段，有效性和可靠性的工具，测量学生的批判性思维能力。这为教学实验室建立了一种有价值的新的评价工具。
2019-01-21 physics.ed-ph
Sense of agency, gender, and students' perception in open-ended physics labs
教学物理实验室是许多STEM专业的关键节点，以发展对科学实验的理解。学生可以获得有用的实验技能，并成长为科学家的身份。然而，许多传统教学的实验室并不一定在他们的课程中涉及真实的物理实验功能。最近的研究呼吁改革本科实验室，在学习过程中纳入更多的学生代理和选择。在我们的机构，我们已经采取了开放式的实验室教学在物理导论课程。通过使用改革后的课程，提供更高的学生代理，我们分析了大约100名学生在介绍级实验室课程，以检查他们对开放式物理实验室的看法。在学期开始和结束之间，我们发现学生对实验室活动所提供的代理的看法在统计上有显著的变化。我们还检查了学生对“你最喜欢哪个实验单元，为什么？”".分析显示，大部分学生更喜欢Project Lab，它具有最高的学生代理，编码分析显示，“自由”是学生选择Project Lab的最常见原因。最后，我们还检查了学生的意见，跨性别和发现没有显着的性别影响学生的代理感。
2020-07-15 physics.ed-ph
Rapid Transition to Remote Instruction of Physics Labs During Spring 2020: Instructor Perspectives
实验课是本科物理课程的重要组成部分。在物理实验室，学生可以从事真实的，动手的实验实践，这可以为他们准备研究生院，研究实验室和工业工作。由于2020年春季的COVID-19疫情，世界各地的学院和大学迅速过渡到远程教学实验室。在这项工作中，我们报告的结果，从物理实验室教师的调查，他们如何适应他们的课程在过渡到紧急远程教学。我们发现，回应调查的教师在将课程过渡到远程教学时面临着许多挑战，特别是在为学生提供与现场实验室类似的体验方面。此外，我们确定了教师的反应中的共同主题，包括改变课程的学习目标，使其更加以概念为中心，减少由于公平和技术问题而进行的小组工作，并使用各种模拟工具，以及报告教师希望在回到现场教学后继续进行的因素。
2021-12-22 physics.ed-ph
Known Structure, Unknown Function: An Inquiry-based Undergraduate Biochemistry Laboratory Course
本科生生物化学实验室课程往往不为学生提供一个真实的研究经验，特别是当实验室的明确目的是纯粹的教学。然而，一个教学实验室课程，是调查和研究为基础，可以同时传授科学知识，培养学生的研究专长和信心。我们已经开发了一个为期一年的本科生生物化学实验室课程，学生通过实验和计算确定已知三维结构的蛋白质的功能。课程的前半部分是基于探究和模块化设计;学生学习一般的生物化学技术，同时为第二学期的研究实验做准备。在第一学期学习了标准的生物化学方法后，学生在第二学期独立地追求自己的（原始）研究项目。这一新的课程已经产生了学生的表现和信心的各种指标评估的改善。为了向学生和教师传播教学资源，可在http://biochemlab.org上免费访问生物化学实验室教育资源。
2015-07-08 physics.ed-ph q-bio.MN
Increase Investment in Accessible Physics Labs: A Call to Action for the Physics Education Community
美国物理教师协会（AAPT）实验室委员会组建了一个工作组，负责给物理教育社区写一封公开信，呼吁增加对可访问实验室课程的投资。本文的贡献者包括学生，工作人员和教师与残疾和非残疾人谁表示有兴趣在公开信。在本文件中，我们认识到需要使物理实验室在所有空间（例如，高中课程、研究生课程、研究实验室）。我们专注于残疾学生在本科阶段的物理实验室课程的经验，因为这是写作团队最集体的经验。本文档的目标受众包括物理学本科生、教职员工和教师，特别是那些直接参与实验室课程的人;物理系;以及包括AAPT在内的会员协会。我们首先介绍我们的文件的动机和教育和劳动力的可访问性和多样性的重要性。我们从更广泛的可访问性背景开始，将我们的重点缩小到物理教育和当前的事态和可访问资源的可用性。然后讨论物理实验室课程的具体背景下，无障碍，重点是如何创建和可以降低的障碍。在探索提高可访问性的想法和策略，我们认识到，实验室调查的多种途径的发展创造了机会，扩大学习机会，为更多的学生在物理实验室课程。
2022-02-02 physics.ed-ph
Impact of instructional approach on students' epistemologies about experimental physics
学生在本科物理实验室课程的学习已经在PER社区内获得了越来越多的关注。已经做了大量的工作，以开发课程材料和教学技术，旨在提高学生在实验室学习环境中的学习。这些转变工作的例子包括调查科学学习环境（ISLE），建模教学和综合实验室/讲座环境（例如，工作室物理学）。除了提高学生对物理内容的理解外，实验室课程通常有一个隐含或明确的目标，即提高学生对实验物理性质的理解和欣赏。我们检查了学生对以实验室为中心的认识论评估--科罗拉多州实验物理科学学习态度调查（E-CLASS）--的反应，以探讨使用改造课程或教学法的课程是否相对于使用传统指导实验室的课程表现出更像专家的学生认识论，以及这种趋势如何根据学生专业或性别而变化。本研究的数据来自多个课程和机构对E-CLASS的现有数据集。
2016-09-19 physics.ed-ph
Enhancing HEP research in predominantly undergraduate institutions and community colleges
HEP的长期成功在于将包容性从国家实验室和学术研究机构扩展到以本科院校（PUI）和社区学院（CC）为主的广大社区。PUI和CC等机构提供了一个早期的起点，可以缓解缺乏多样性和不同群体参与HEP代表性不足的问题。然而，有许多潜在的系统性、结构性和文化挑战需要集体解决。实验合作主要由国家实验室和以研究为重点的学术机构（非PUI）组成。PUI和CC的教师有很高的教学负荷，不利于他们的研究参与。此外，缺乏指导、准入和确保研究资金的激烈竞争。学生们还缺乏只能在国家实验室和大型大学找到的研究基础设施和技术设备。现有的成功的努力，以提高学生和教师的HEP研究经验。本文讨论了如何利用这些提供更多的研究机会，并建立一个可持续的国家计划，专门针对社区所面临的问题，在PUI和CC。研究指导和教师的技能建设的需要也奠定了。本文件讨论的变化将对目前的各种挑战产生直接影响。
2022-04-01 hep-ex physics.ed-ph physics.soc-ph
Literature Review of Constructivism in Online Science Courses
科学教育的改革运动，如探究式教学，受到建构主义学习理论的严重影响（国家研究委员会，2000年）。这些学习理论将学习者作为知识的唯一构建者，并强调学习者探究过程的重要性（Yilmaz，2008）。在建构主义的探究式科学教育中，实验室体验经常在教学中发挥重要作用，因为它们为学生提供了观察和理解周围世界的机会（国家研究委员会，2000），这就提出了如何将探究式科学教学转化为在线环境的问题。在线科学课程中有几种实验室体验模型，包括学生直接操作材料的动手实验室，学生通过计算机操作材料的远程实验室，以及学生使用模拟材料的虚拟实验室和模拟（Powell等人，2010年）。动手实验室发挥着重要作用，特别是考虑到建构主义观点，即学生通过观察周围的世界来构建意义，但有证据表明，模拟和虚拟实验室可以发挥重要作用，甚至可能比动手实验室更适合某些教学目标。建构主义教学还要求学生使他们的过程可见，教师对学生的思考做出反应，这两者在在线环境中更具挑战性（Crippen等人，2013年）。然而，通过有意设计，这些特征可以被并入在线科学课程中（Jaber等人，2018; Jang，2009）。
2020-07-15 physics.ed-ph
Prequestioning Enhances Undergraduate Students Learning in an Environmental Chemistry Course
本研究在本科环境化学课程中开展10次课堂预提问干预，发现预提问概念的测验表现显著优于未预提问概念，效应量较大，验证了其真实教学价值。
2024-03-05 physics.ed-ph
A low-cost confocal microscope for the undergraduate lab
本研究设计了一种由市售产品搭配3D打印柔性载物台搭建的低成本共聚焦显微镜，通过厚度与表面形貌实验验证其性能，可用于本科物理教学以展示共聚焦显微镜的核心原理。
2023-01-19 physics.ed-ph physics.optics
Dynamics and Statistical Mechanics of Closed Composite Multi-Level University and Scientific Hierarchical Systems Pertaining to the Undergraduate and Graduate Student Phenomena
内容：对“本科生”和“研究生”效应的观察结果进行定性和特设描述。本科生和研究生系统的经典模型之间的比较分别导致的结论是，一个量化的模型是不可避免地需要解释某些影响，如"幽灵般的行动在研讨会"和FTR（食品旅行比）在其他选择观察到的现象。两个制度的动态系统进行了探讨，以及复合系统的相互作用。试图完善本科/研究生统计理论，以解释被称为“实验室”的共同平衡系统。最后，这项工作将开始讨论神秘的超远程“顾问”的互动，这似乎是矛盾的理论，本科生/研究生的互动，以及具体的研究生/研究生的互动，研究生/研究互动的不稳定的方式。
2021-03-31 physics.ed-ph physics.pop-ph
Measuring the impact of an instructional laboratory on the learning of introductory physics
我们分析了两门大型物理导论课程中参加相关实验课对期末考试成绩的影响。完成每门课程的学生中，大约有三分之一还参加了附带的教学实验室课程。实验室课程是相当传统的，虽然他们专注于支持相关课程中所涵盖的入门物理主题的子集的掌握。使用与实验课程概念相关的相关课程的期末考试问题，比较了参加实验课程和未参加实验课程的学生之间的表现。在每种情况下，参加实验室课程的学生人数与那些没有参加实验室课程的学生在背景和专业方面有所不同。这些差异是通过将他们在实验室相关问题上的表现与不涉及实验室内容的考试问题上的分数标准化来考虑的。当以这种方式进行标准化时，在两门课程中，参加实验室的学生在实验室相关问题上的平均得分在未参加实验室的学生的1%以内，不确定性为2%。这一结果提出了关于实验室在支持掌握物理内容方面的有效性的问题。
2015-08-20 physics.ed-ph
Operationalizing the AAPT Learning Goals for the Lab
对教学实验室改革的呼吁意味着许多教师和部门正面临着为他们的入门实验室课程确定目标的艰巨任务。幸运的是，美国物理教师协会（AAPT）发布了一系列关于实验室学习目标的建议，以支持实验室重建[1]。在这里，我们概述了我们已经经历的过程，以确定一组学习目标的实验室，操作那些由AAPT提供的。我们还提供了两个新开发的实验室活动的例子，旨在实现这些目标，以证明这种可操作性。我们的目标是为部门和教师提供一些他们可以遵循的程序或一组目标的想法，他们可以用来调整实验室教学与AAPT学习目标。
2018-08-31 physics.ed-ph
Rotational spectra of N$_2^+$: An advanced undergraduate laboratory in atomic and molecular spectroscopy
我们描述了一个廉价的教学实验，演示了旋转能级的双原子氮，使用发射带光谱的分子氮离子化的各种过程中，在商业AC毛细管放电管。简单的设置和分析程序被引入作为一系列教育实验的一部分，采用了先进的原子和分子光谱学的课程，其中旋转光谱的研究结合振动特性的分析，为多方面的图片的量子态的双原子分子。
2015-06-19 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ed-ph
Experimental Skills for Undergraduate Career Preparation in Quantum Information Science and Engineering
JILA, National Institute of Standards and Technology and the University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校、美国国家标准与技术研究院联合应用物理与天体物理研究所）；Department of Physics, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）；School of Physics and Astronomy, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院物理与天文学院）
本文通过44次访谈研究量子行业对本科生实验技能的需求，将技能分为四个类别，并提出教学建议以提升本科生职业准备能力。
2026-04-10 physics.ed-ph
Instructing nontraditional physics labs: Toward responsiveness to student epistemic framing
本文通过分析非传统物理实验课中助教与19名学生的互动视频，研究教师行为如何影响学生的认知框架，发现助教在转变实验预测框架上较成功，但在促进认知能动性上效果有限，其成功取决于对学生当前框架的响应程度。
2023-04-28 physics.ed-ph
Lessons Learned from Integrating Generative AI into an Introductory Undergraduate Astronomy Course at Harvard
Harvard University（哈佛大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
哈佛大学将生成式人工智能整合到初级天文课程中，通过教学工具、作业设计和考试改革，评估其对学生学习效果的影响。
2026-02-04 astro-ph.IM physics.ed-ph
Modeling novel physics in virtual reality labs: An affective analysis of student learning
本研究提出虚拟现实中的NOMR实验室，通过模拟虚构物理定律消除确认心态，提升学生实验物理认知论和自效能，且参与度与传统实验室相当。
2023-10-12 physics.ed-ph
Analyzing Undergraduate Problem-Solving in Physics Through Interaction With an AI Chatbot
Purdue University（普渡大学）
本研究在大学入门力学课中部署定制苏格拉底式AI聊天机器人，发现其能提升学生提问具体度，且该具体度与预期成绩正相关，验证了其作为教学与学习分析工具的双重价值。
2025-08-20 physics.ed-ph
Quantum mechanics curriculum in the US: Quantifying the instructional time, content taught, and paradigms used
通过分析188所美国研究型机构的课程目录与大纲，量化了本科量子力学课程的教学时间、内容及范式，发现位置优先教学法仍占主导。
2024-07-22 physics.ed-ph
Investigating Blended Math-Science Sensemaking with a diverse undergraduate population
本研究验证了数学-科学混合意义建构认知框架适用于多元背景本科生，发现其更多依赖低层级MSS推导公式并更有效利用PhET模拟，为差异化教学提供了依据。
2023-07-05 physics.ed-ph
Characterizing Discourse Group Roles in Inquiry-based University Science Labs
本研究通过聚类分析大学科学实验室中19名学生的48个话语单元，识别出四种话语风格，并发现小组内风格趋同，DHH学生参与度较低，为促进公平小组话语提供建议。
2025-04-16 physics.ed-ph
Examining the Location of the Magnetopause in an Undergraduate Lab
将当前的研究领域整合到本科物理实验室可能是一项艰巨的任务。磁层顶的位置是一个不需要事先接触空间物理学就可以研究的问题。磁层顶的位置可以看作是太阳风的动压和磁层的磁压之间的压力平衡。在这个实验中，二年级和三年级的学生使用在NASA社区协调建模中心运行的BATS-R-US全球MHD代码的模拟结果来检查磁层顶的位置。学生们还分析了几个航天器的数据，以找到磁层顶交叉。学生们从这个实验室以及接触到空间物理学的工具和技术中获得了他们的结果和模型预测之间的合理一致性。
2015-09-18 physics.ed-ph physics.space-ph
Validation and Administration of a Conceptual Survey on the Formalism and Postulates of Quantum Mechanics
我们开发并验证了一个概念性的调查，侧重于形式主义和假设的量子力学涵盖在上层本科量子力学课程。包括在量子力学形式主义和公设调查（QMFPS）的概念集中在狄拉克符号，希尔伯特空间，状态矢量，物理观测值及其相应的厄米特算子，兼容和不兼容的观测值，量子测量，时间依赖的量子态和期望值，和自旋角动量。在这里，我们描述的验证和管理的调查，这已被管理到400多个高层次的本科生和研究生从六个机构。QMFPS是有效和可靠的，作为一个低风险的测试，以衡量教学的有效性，在本科量子力学课程，涵盖相关内容。该调查也可以用于教师，以确定学生的理解的形式主义和假设的量子力学在开始和结束的研究生量子力学课程，因为研究生预计已经采取了本科量子力学课程，包括在调查中的内容。我们发现，从事研究验证的学习工具的本科生表现优于学生谁没有在QMFPS后的初级/高级量子力学课程的第一学期。此外，研究生在核心研究生水平的量子力学课程的第一学期的教学后，在QMFPS上的表现明显优于本科生在本科量子力学课程的第一学期结束时的表现。与基线数据的比较，验证QMFPS这里可以帮助教师评估他们的教学方法的有效性。
2020-06-07 physics.ed-ph
Developing skills vs reinforcing concepts in physics labs: Insight from E-CLASS
物理实验课程已被普遍认为是本科课程的重要组成部分，特别是在培养学生对实验物理的兴趣和理解方面。这些课程有许多可能的学习目标，包括加强物理概念，发展实验室技能，促进对实验物理性质的专家般的信念。然而，在实验室学习环境中感兴趣的教师和研究人员之间几乎没有共识，这些不同的学习目标的相对重要性。在这里，我们通过分析学生对以实验室为中心的评估的反应，为这场辩论提供数据，该评估被称为科罗拉多州实验物理学科学学习态度调查（E-CLASS）。使用一个大的，全国性的数据集的学生的反应，我们比较学生的E-CLASS表现在课堂上，教师自我报告的重点是发展技能，加强概念，或两者兼而有之。由于课程的分类是基于教师的自我报告，我们还提供了这些课程的额外描述，关于学生在实验室中参与特定活动的频率。我们发现，专门侧重于发展实验室技能的课程比侧重于加强物理概念或两个目标的课程更像专家的postinstruction E-CLASS响应。在第一年的课程中，这种影响对妇女来说更大。此外，这些研究结果时，控制的方差postinstruction分数，与preinstruction E-CLASS分数，学生专业，和学生性别。
2016-11-07 physics.ed-ph
Young TIM: A wave-optics simulator with slightly special powers
本文介绍Young TIM这款交互式波动光学模拟器，它兼具研究、教学功能，可生成光束3D立体图，并提出了适合本科教学的数值实验方案。
2025-06-18 physics.ed-ph physics.optics
Development, validation and in-class evaluation of a sequence of clicker questions on Larmor precession of spin in quantum mechanics
让学生参与设计良好的点击器问题是物理课程中常用的研究性教学策略之一，部分原因是它的实施门槛相对较低。此外，经过验证的强有力的序列的点击问题可能会提供更好的脚手架支持和指导，以帮助学生建立一个良好的知识结构的物理比一个单独的点击问题在一个特定的主题。在这里，我们讨论的开发，验证和课堂上实施的点击器问题序列（CQS），以帮助高年级本科生了解旋转的拉莫尔旋进，它利用了学习目标和基于探究的指导学习序列，在以前验证的量子互动学习模式（QuILT）。通过比较传统的以讲座为基础的教学和参与CQS后的高水平本科生的表现，讨论了使用同伴教学的CQS的课堂评价。
2020-06-07 physics.ed-ph
The Process of Transforming an Advanced Lab Course: Goals, Curriculum, and Assessments
设计和改进实验室的周到方法，特别是在高级水平上，对于物理专业学生为工业或研究生院的专业工作做好有效准备至关重要。考虑到这一点，物理教育研究人员与科罗拉多大学博尔德分校的物理系合作，对高级高级物理实验室课程进行了全面改革。转变遵循三个部分的过程建立学习目标，设计课程，符合目标，和评估。科罗拉多大学博尔德分校的物理学讲座课程也进行了类似的努力，但这是我们实验室课程之一的第一次系统的基于研究的修订。这项工作的成果包括一套学习目标，一套新的实验室技能活动和改造的光学实验室，以及一套专门为实验室环境量身定制的评估。虽然高级实验室实验的具体选择在机构之间有很大差异，但整体转型过程，学习目标和评估广泛适用于教学实验室社区。
2012-07-09 physics.ed-ph
Characterization of Upper-Level Undergraduate Quantum Mechanics Courses in the U.S
本文基于美国76名教师的调查，分析了本科量子力学课程的教学方法、资源使用和内容覆盖，发现多数教师采用传统讲座但互动教学渐增，不同教学路径在内容覆盖上高度重叠。
2025-07-14 physics.ed-ph
Characterizing lab instructors' self-reported learning goals to inform development of an experimental modeling skills assessment
开发，使用和完善实验系统模型的能力是本科物理实验室课程的国家认可的学习成果。然而，没有评估学生的基于模型的推理存在高年级实验室。这项研究是光学和电子实验室的建模评估发展的第一步。为了确定在许多机构环境中可能相关的测试目标，我们采访了35名实验室教师，了解他们将建模纳入课程学习目标和活动的方式。研究设计是由实验物理建模框架通知。该框架将建模概念化为由多个子任务组成：进行测量，构建系统模型，将数据与预测进行比较，提出差异原因，并对模型或设备进行修订。我们发现，每个建模子任务被多个教师确定为他们课程的重要学习成果。基于这些结果，我们认为，测试的目标应该包括探索学生的能力与大多数建模子任务，测试项目的设计，应该引起学生的理由，选择特定的建模路径。除了讨论这些和其他评估的影响，我们还确定了未来的研究领域，在光学和电子实验室建模的作用。
2018-10-17 physics.ed-ph
Development and validation of a sequence of clicker questions for helping students learn addition of angular momentum in quantum mechanics
让学生参与精心设计的点击器问题是物理课程中常用的研究型教学策略之一，部分原因是它的实施障碍相对较低[1]。此外，经过验证的强有力的序列的点击问题可能会提供更好的脚手架支持和指导，以帮助学生建立一个良好的知识结构的物理比一个单独的点击问题在一个特定的主题。在这里，我们讨论的开发，验证和课堂上实施的点击器问题序列（CQS），以帮助高年级本科生学习角动量的添加，它利用了学习目标和基于探究的指导学习序列在以前验证的量子交互式学习模式（QuILT）。在课堂上使用同伴教学的CQS评价进行了讨论，通过比较高层次的本科生的表现后，从事与CQS与以前公布的数据，从QuILT有关这些概念。
2020-06-09 physics.ed-ph
From Two-Level Hamiltonians to Quantum Superposition and Measurement: A Traceable Classroom Module
New Mexico State University（新墨西哥州立大学）
该模块以二能级哈密顿量为框架，通过五活动序列和评分标准，将量子叠加与测量中的常见学习困难映射到学习目标与评估，实现可追踪教学。
2026-09-30 physics.ed-ph
Low-Cost Experiments with Everyday Objects for Homework Assignments
我们描述了四个经典的本科生物理实验，用日常物品和低成本传感器完成：机械振荡，光透过一片物质的透射率，负载下的光束变形，以及由于热损失引起的热弛豫。我们用这些实验来训练学生的实验作业项目，但它们可以在各种情况下使用和扩展：讲座演示，低成本的学生实验室，科学项目，远程学习课程.
2019-03-06 physics.ed-ph
Affordances and Challenges of Incorporating a Remote, Cloud-accessible Quantum Experiment into Undergraduate Courses
本文研究将Infleqtion公司云量子实验平台Oqtant纳入本科教学的可行性与挑战，通过教师和学生的反馈，论证远程量子实验可扩展实验教育机会，尤其惠及资源有限院校。
2025-02-02 physics.ed-ph
How can we improve problem-solving in undergraduate biology? Applying lessons from 30 years of physics education research
如果学生要成功地解决真实的，复杂的生物学问题，作为科学家和公民，他们需要在本科期间练习解决这些问题。物理教育研究者在过去的三十年里一直在研究学生的问题解决能力。虽然物理学和生物学问题在结构和内容上有所不同，但教学目的密切相关：解释自然世界中的模式和过程，并对物理和生物系统进行预测。在本文中，我们讨论了如何研究支持的方法开发的物理教育研究人员可以通过生物学家，以提高学生解决问题的能力。首先，我们将生物学学生通常被要求解决的问题与真实的复杂问题进行比较。然后，我们描述了研究验证的物理课程，强调解决问题的过程技能的发展。我们表明，解决真实的，复杂的生物学问题需要许多相同的技能，实践物理学家和生物学家在代表问题，寻求关系，作出预测，并验证或检查解决方案。我们断言，获得这些技能可以帮助生物学生成为有能力的问题解决者。最后，我们建议生物学者如何将物理教育的经验应用于他们的课堂，并启发生物教育研究的新研究。(To出现在细胞生物学教育-生命科学教育）
2013-02-25 physics.ed-ph q-bio.OT
Student Reasoning About the Divergence of a Vector Field
如果我们要发展有效的教学干预措施，扩大我们对高级本科生电磁学学生困难的了解是必不可少的。利用对课程材料的分析，课堂观察和对概念问题的回答，我们记录了学生在推理向量场的发散时所使用的特定资源。一个常见的学生错误，尽管有明确的指导，但在我们的课程中仍然存在，那就是将图中任何场线的“扩展”误解为代表非零发散的地方。其中一些学生的困难可能是由于他们第一次在数学环境中学习了发散，在那里很少强调向量场的图形表示和与物理情况的联系。
2014-09-30 physics.ed-ph
Solving Linear Systems of Equations with the Quantum HHL Algorithm: A Tutorial on the Physical and Mathematical Foundations for Undergraduate Students
Latin America Quantum Computing Center, SENAI CIMATEC（拉丁美洲量子计算中心，SENAI CIMATEC）；QuIIN - Quantum Industrial Innovation, Centro de Competência Embrapii Cimatec. SENAI CIMATEC（QuIIN - 量子工业创新中心，Embrapii Cimatec能力中心。SENAI CIMATEC）；Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia - Campus Reitor Edgard Santos（理学院与技术学院，巴伊亚联邦大学雷托尔·埃德加多·桑托斯校区）
本文为本科生提供量子HHL算法的教程，涵盖其物理与数学基础，通过示例展示算法实现并分析其性能与局限性。
2026-02-08 physics.ed-ph quant-ph
Perspectives of Women and Men Students and Faculty on Conceptual and Quantitative Problem-Solving in Physics from Introductory to Graduate Levels
Department of Physics & Astronomy, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理与天文学系）
研究探讨了不同层次物理教学中学生和教师对概念性和定量问题解决的优先级及一致性。
2025-12-10 physics.ed-ph
Using Educational Comics in Physics Teaching for Chemistry and Biochemistry Students: Impact on Motivation and Domain-Specific Conceptual Gains
Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Universidad Central（中央大学）；Universidad Viña del Mar（瓦尔帕莱索大学）；Universidad Técnica Federico Santa María（弗雷德里科·圣塔玛利亚理工大学）
研究探讨教育漫画作为主动学习策略在化学、药学和生物化学本科生物理研讨会中的影响，发现其能提升学生对物理的兴趣和概念理解。
2026-03-25 physics.ed-ph
Not engaging with problems in the lab: Students' navigation of conflicting data and models
随着教学实验室（实验室）的采用，要求学生自己做出决定，有必要更好地了解学生的活动，因为他们使他们的数据的意义，并决定如何进行。特别是，了解学生何时无法有效地处理意外数据，可以深入了解如何在更开放的实验室中更好地支持学生。我们检查了实验室会议中的视频和音频数据，学生们预计会发现数据与两个模型的预测不一致。在之前的工作中，我们研究了四组有效地解决这个设计问题的行动。在这里，我们分析了三个群体的参与，不。我们进行了三个阶段的分析：1）记录大规模的行为和在主题讨论中花费的时间，2）分析与助教的互动，3）确定学生的框架-他们对正在发生的事情的期望-当他们讨论他们的数据时。我们的第一阶段和第二阶段分析显示，参与解决问题的群体和没有参与解决问题的群体之间只有微小的差异。我们的第三阶段分析表明，没有参与问题的小组将实验室活动框定为确认已知结果或一系列跳跃以满足任务要求。教学的影响包括支持教学助理参加学生的框架和机构在实验室教室。
2021-03-02 physics.ed-ph
Lessons from Transforming Second-Year Honors Physics Lab
本文报告在二年级荣誉物理实验课中引入 Arduino Due 等技术以弱化黑箱、强化故障排除的实践，指出需通过支架式支持和教师干预保障所有学生公平参与。
2024-03-03 physics.ed-ph
Correlating students' beliefs about experimental physics with lab course success
学生在教学物理实验室中的学习是一个不断发展的研究领域，其中包括探索学生对实验物理的信念和期望的研究。为了直接探索学生对实验物理的认识论，并支持科罗拉多大学博尔德分校（CU）和全国范围内更广泛的实验室改造工作，我们开发了科罗拉多州实验物理科学调查（E-CLASS）学习态度。以前的工作重点是通过学生访谈和初步测试来建立仪器的准确性和清晰度。正在进行的验证工作包括确定E-CLASS测量的学生认识论与学生学习成果的其他测量（例如，课程等级）。在这里，我们报告的相关性最终课程成绩和E-CLASS成绩从两个学期的介绍和高年级的实验室课程在CU和讨论的影响，我们的研究结果的有效性的E-CLASS工具。
2015-07-14 physics.ed-ph
Open-ended versus guided laboratory activities: Impact on students' beliefs about experimental physics
提高学生对实验物理本质的理解通常是本科实验物理课程的一个明确或隐含的目标。然而，传统实验室课程中的实验室活动通常具有高度结构化的指导性实验室，通常不要求或鼓励学生真正参与实验物理过程。另外，开放式实验室活动可以提供一个更真实的学习环境，例如，让学生在研究什么和如何研究物理现象方面行使更大的自主权。参与真实的实践可能是提高学生对实验物理本质的信念的关键部分。在这里，我们调查的影响，开放式活动在本科实验室课程对学生的认识论和期望的性质实验物理，以及他们的信心和影响，测量科罗拉多州的学习态度科学调查实验物理（E类）。使用国家数据集的学生反应的E类，我们发现，包括一些开放式的实验室活动在实验室课程相关的更像专家的post-instruction响应相对于课程，只包括传统的指导实验室活动。这一发现时，检查postinstruction E-CLASS分数，同时控制与preinstruction分数，课程水平，学生专业和学生性别的方差。
2016-08-04 physics.ed-ph
Challenges in addressing student difficulties with time-development of two-state quantum systems using a multiple-choice question sequence in virtual and in-person classes
本研究在两年的高级本科量子力学课程中，于虚拟和线下面对面课堂实施经研究验证的CQS，比较传统讲授与参与CQS后的学生表现，以评估其对两态量子系统时间演化学习的有效性。
2024-02-28 physics.ed-ph
Challenges in addressing student difficulties with measurement uncertainty of two-state quantum systems using a multiple-choice question sequence in online and in-person classes
本研究在高年级量子力学课程中连续比较在线与线下环境，使用经研究验证的选择题序列评估学生对两态量子系统测量不确定性的学习效果。
2024-02-28 physics.ed-ph
Challenges in addressing student difficulties with quantum measurement of two-state quantum systems using a multiple-choice question sequence in online and in-person classes
本研究在高级量子力学课程中，通过在线与面对面教学，评估了点击器问题序列（CQS）对两态系统量子测量概念学习的影响，并比较了传统讲授与CQS干预后的学生表现，分析了三年实施中的趋势。
2024-05-29 physics.ed-ph
Teaching Quantum Computing to High School Students
本研究介绍了一门面向15-18岁高中生的试点成功的量子计算课程，通过交互式习题、模拟实验等主动学习方式衔接科普与本科高阶内容，且以开源许可免费开放。
2020-04-15 physics.ed-ph quant-ph
Quantitative comparisons to promote inquiry in the introductory physics lab
在最近的一份报告中，美国物理教师协会制定了一套更新的本科物理实验室课程的建议。1本文件侧重于六大主题：构建知识，建模，设计实验，开发技术和实践实验室技能，分析和可视化数据，以及交流物理。这些主题都结合在一起，作为一套科学测量，分析和实验的实用技能。除了教学生如何使用这些技能外，重要的是让学生知道何时使用它们，以便他们能够自主使用它们。这需要，特别是在分析技能的情况下，高水平的调查行为，以反映数据和测量，学生很少在实验室实验中做。在本文中，我们描述了一个简单的框架，用于构建与实验室工作相关的批判性思维和探究行为，其重点是数据集之间比较的迭代周期。我们描述的框架，并展示了它的使用在介绍物理实验室课程的例子。
2015-06-09 physics.ed-ph
